淺談水環熱泵空調系統的應用

中聯西北工程設計研究院

吳花蓉   成少敏

    在當今社會，節能減排已經成了我們每個人耳熟能詳的話題，隨著人民生活水平的不斷提高，建筑節能已經成為我們全社會節能的重中之重，水環熱泵空調系統作為一種典型的節能產品,將會在建筑空調節能領域中獲得廣泛的應用和發展,將是合理用能的典范。

    由于水環熱泵空調系統具有回收建筑物內余熱的特有功能,不像傳統鍋爐那樣會對環境產生污染;便于分戶計量和計費，便于安裝和管理等優點，該項技術將會被應用得越來越廣泛。

    隨著人們經濟、生活水平的提高，中央空調系統已經被應用得越來越多，對于大型的中央空調系統,就冷水機組本體而言,能效比EER較高,一般都在5.0以上,但在實際工程中,由于機組選型不合理,設備之間配套不好,導致整個空調系統的效率偏低。系統由于在部分負荷下運行,小溫差、大流量現象嚴重,導致空調系統整體能效比EER偏低,一般都在3.0左右。

    水環熱泵空調系統80年代從國外引入我國，如今在我國已廣泛的應用于辦公樓、賓館、醫院、商場、寫字樓、娛樂業、廠房、住宅等空調工程中,它主要具有以下特點:

    （1）高效節能

    空調工程中,它主要具有以下特點:水環熱泵空調系統能將未被利用的穩定能量,如燈光設備散熱、人員散熱、太陽能、通風系統能量等回收并加以利用。與風冷熱泵機組相比,水源熱泵機組具有較高的能效比，耗電較少,而且不存在蒸發器表面結霜問題,因而不需要耗費額外的除霜能耗。除電能外,水環熱泵空調系統還可以用石油太陽能等作為輔助熱源,這就為系統靈活選擇經濟的能源提供了可能性,當建筑物中同時有供冷供熱需求時,能量在建筑物內部轉移,運行費用最少節能效果明顯。

    （2）無需特設機房,投資較低

    水環熱泵空調系統化整為零,投資與傳統的中央空調系統大致相當。但無需集中制冷機房、鍋爐房、空調機房,減少了設備間的面積。所需要的風管少,降低了樓層高度。無保溫的水管系統減少了材料費。熱泵機組在工廠預先組裝,減少了在工地的裝配工作。溫度控制裝置亦組合于熱泵機組中,無需另設控制中心或控制室。由于系統設備簡單、安裝方便、啟動調整容易、分區設計靈活、故障少,不需配備熟練的運行工程師,而且輔助加熱及冷卻裝置僅在必要時才需啟用等原因,建設單位可以節約一次投資及維修運行費用。

    （3）有利于計量管理

    水環熱泵空調系統的用電設備—水源熱泵機組分散在系統的末端,具有獨立的控制裝置,每一用戶均可常年自行控制供冷供熱,不受室外氣象條件影響,多數用戶都會感到滿意。而且用戶使用單獨電表,分別計費,不僅有利于解決用戶間電費分配的矛盾,而且鼓勵用戶自覺節約用電,做到人走機關,客觀上也起到了節能的作用。

    （4）設計、施工簡便靈活

    新建大樓施工時可以先安裝水環路的主管和支管,水源熱泵機組則視具體情況分期分批配置,安裝好即可使用,工期短、見效快,還為日后系統的調整提供便利條件。對于改建工程,采用水環熱泵空調系統更為方便,可省去用戶新建制冷機房的麻煩。該系統占用空間小,投資回報率高,業主也樂于接受。

    （5）滿足用戶的各種需要

    用戶可根據不同季節或實際需要來選擇供暖或供冷,這在兩管制風機盤管系統中是難以實現的。而且系統熱效率不會受室外溫度變化的影響。夜間或周末任何用戶都可以隨意進行房間的供暖或供冷調節，此時由于循環水的蓄熱（冷）量，往往不需要運行加熱或冷卻設備即能維持水溫在設定范圍內，不受大樓中央空調系統關閉的限制,或因一兩戶的使用而要啟動整個空調系統,節省能源，而對于一些同時需要供熱和供冷的建筑更是具有不可取代的優越性。

    通過對水環熱泵空調系統實際工程的設計,總結出一些經驗和節能方法,可以得出以下結論:

    （1）水環熱泵空調系統適用范圍廣,幾乎涵蓋各種類型的民用建筑,尤其適用于進深較大、內部發熱量大，及有廢熱可供利用的建筑類型。

    （2）水環熱泵空調系統應用非常靈活，可以真正做到哪里需要開哪里的空調設備，從而解決了傳統中央空調主機調節性差，一開全開的弊端，對于一些同時使用率很低的建筑，如賓館、辦公等建筑將具有很大的節能效果。

    （3）水環熱泵空調系統在建筑中占用有效建筑面積相比傳統中央空調系統要少很多,可以為建設方節約大量寶貴的建筑面積。特別對于一些改擴建工程，可以很好的解決找機房困難的弊端。

    （4）盡管單個小型水源熱泵機組的制冷效率低于大型冷水機組,但綜合考慮空調系統其它輔助設備的用電量后,水環熱泵空調系統無論從空調電力安裝容量還是運行費用上均優于常規中央空調系統。

    （5）目前社會上對高層商用住宅的大量需求,使得傳統二管制中央空調系統在設計中對內外區冷熱的不同需求在處理上不好解決。而水環熱泵空調系統對這種類型的建筑具有優勢。

    水環熱泵空調系統在我國北方寒冷地區，由于受氣候影響，冬季制熱時，如果沒有足夠穩定廢熱或者余熱可供利用的情況下，最好配以鍋爐等輔助加熱設施，從而保證空調使用效果。由于我國北方地區灰塵比較多，水環熱泵空調系統設計時，若為開式系統，需要做好水質處理，以保證空調系統的使用壽命。

    綜上所述,水環熱泵系統具有節能和環保等優良性能,是一種越來越被業主、設計者及用戶看好的空調系統。在國外已有成熟的經驗可供參考借鑒,可以預見水環熱泵系統在我國有極為廣闊的發展前景,讓我們暖通空調工作者一起加強研究開發工作,充分發揮其優點,更多的應用到我們的實際工程中，為我們社會帶來經濟效益、節能效益和環境效益。

參考文獻：

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2.李向東  水環熱泵空調系統的設計與安裝

3.王金柱 水環熱泵空調系統運行費用分析 制冷與空調 2004.01

4.李欣   水環熱泵空調系統設計   制冷空調   2004.06

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：文徑 尹維維 編輯  劉真 審核)